Чугун плавят в: вагранках, электрических и пламенных печах.
1) Вагранка — печь шахтного типа для плавки чугуна. В настоящее время заменяется индукционными печами. Шихтовые материалы загружаются в шахту с колошниковой площадки послойно (колошами): чушковый доменный чугун, металлолом, флюсы, кокс. Расплавленный чугун собирается в горне и перетекает в копильник.
Чушка — небольшой слиток металла, имеющий форму бруска.
Флюс — материалы, которые засыпают в вагранку для образования жидких шлаков с целью удаления вредных примесей.
Кокс — твёрдый остаток, образующийся при коксовании природных топлив или их продуктов.
На рис. 1. показано устройство вагранки.
рис. 1. Разрез вагранки
1 — копильник; 2 — шахта; 3 — труба;
4 — искрогаситель; 5 — загрузочный кран;
6 — загрузочная бадья; 7 колошниоквая площадка;
8 — трубопровод подачи воздуха; 9 — воздушная коробка;
10 — фурмы; 11 — горн
Шихта ─ это металлический лом, предназначенный для дальнейшей переплавки.
Составляющими металлической шихты являются литейные и передельные чушковые чугуны, ферросплавы, собственные отходы производства (брак, литниковая система), чугунный и стальной лом.
Основным классификационным признаком шихты является содержание кремния, фосфора, марганца, серы.
Для регулирования содержания кремния и марганца в выплавляемом чугуне в шихту добавляют ферросплавы: ферросилиций (ФС20Л, ФС45, ФС75Л), и ферромарганец.
Чугун получают в доменной печи.
Доменная печь ─ большая металлургическая, вертикально расположенная плавильная печь шахтного типа для выплавки чугуна и ферросплавов из железнорудного сырья. Важнейшей особенностью доменного процесса является его непрерывность и противоток поднимающихся вверх фурменных газов с непрерывно опускающимся и наращиваемым сверху новыми порциями шихты.
Устройство доменной печи
1. Горячее дутьё;
2. Зона плавления;
3. Зона восстановления FeO;
4. Зона восстановления Fe2O3 (шахта);
5. Зона предварительного нагрева (колошник);
6. Загрузка железной руды, известняка и кокса, шихты;
7. Доменный газ;
8. Столб железорудных материалов, известняка и кокса;
9. Выпуск шлака;
10. Выпуск жидкого чугуна;
11. Сбор отходящих газов.
Химические реакции в доменной печи
| Типы печей |
Применение печей |
||||
|
Плавка чугуна |
Плавка стали |
Плавка цветных сплавов |
|||
|
Тигельные с металлическим тиглем |
─ |
─ |
Баббиты, цинковые, алюминиевые и магниевые сплавы |
||
|
Тигельные с графитовым или шамотным тиглем |
Для отдельных отливок в производстве небольшого масштаба |
Для отдельных отливок в производстве небольшого масштаба |
Все цветные сплавы в производстве небольшого масштаба |
||
|
Пламенные |
Ковкий чугун в мелкосерийном производстве, Белый чугун для крупных отливок валков, изредка серый чугун в производстве небольшого масштаба |
Углеродистая и низколегированная сталь для средних и крупных отливок (мартеновские печи) |
Медные и алюминиевые сплавы для средних и крупных отливок; при плавке большой угар сплава |
||
|
Шахтные (вагранки) |
Серый и ковкий чугун для разнообразных отливок |
При триплекс-процессе с конвертером и электропечью и дуплекс-процессе с конвертером |
─ |
||
|
Конвертеры с боковым дутьём |
─ |
Низкоуглеродистая сталь для несоответственных отливок |
─ |
||
|
Однофазные дуговые электропечи |
В производстве небольшого масштаба |
─ |
Медные и никелевые сплавы |
||
|
Трёхфазные дуговые электропечи |
Для рафинирования жидкого чугуна и плавки на твёрдой завалке для ответственных отливок |
Углеродистая и легированная сталь для ответственных отливок |
─ |
||
|
Печи сопротивления тигельные и с ванной |
─ |
─ |
Алюминиевые и магниевые сплавы – в тигельных печах и алюминиевые в печах с ванной |
||
|
Индукционные с сердечником |
─ |
─ |
Латунь |
||
|
Индукционные без сердечника |
Преимущественно легированные для ответственных отливок |
Углеродистая и легированная сталь для ответственных отливок |
Сплавы никелевые, медные, благородных и редких металлов |
||
|
Электродуговые переменного тока |
Для выплавки стали и чугуна |
─ |
|||
|
Электродуговые постоянного тока |
─ |
||||
|
Плавильные печи сопротивления |
─ |
─ |
Легкоплавкие металлы (олово, свинец, цинк и сплавы на их основе), а также алюминиевые и магниевые |
||
|
Плазменные электропечи |
─ |
Высоколегированные и малоуглеродистые стали, жаропрочные сплавы |
Редкие и тугоплавкие материалы |
||
|
Электронно-лучевые |
─ |
Высоколегированные стали |
Тугоплавкие металлы (ниобий, цирконий, тантал, титан, молибден, вольфрам), медь никель, чистое железо и т.д. |
||
|
Электрошлаковые |
Применяется для отливки слитков |
─ |
|||
|
Мартеновские |
─ |
Для крупногабаритных стальных отливок, переработка чугуна в сталь |
─ |
||
|
Вакумные дуговые печи |
─ |
Фасонные отливки из высоколегированной стали |
Тугоплавкие и химически активные металлы (ниобий, цирконий, тантал, титан, молибден, вольфрам) |
||
|
Газопламенная вращающаяся |
Плавка серого и высокопрочного чугуна |
─ |
─ |
||
